江西农业大学微机原理第16章

江西农业大学微机原理第16章目录微机系统总线与接口概述并行通信接口技术串行通信接口技术中断系统与DMA技术存储器系统与I/O扩展技术章节小结与复习指导contents目录01目录本章主要介绍微型计算机的基本原理和组成结构；涵盖微处理器、存储器、输入输出接口等关键部件；阐述微型计算机的工作过程和性能指标。章节概述02030401学习目标掌握微型计算机的基本组成和工作原理；了解微处理器的结构和功能，熟悉常用指令系统；理解存储器的层次结构和访问方式；了解输入输出接口的作用和实现方法。微型计算机的基本组成和工作原理，微处理器的结构和功能，存储器的层次结构和访问方式；重点微处理器的指令系统，输入输出接口的实现方法，微型计算机的性能优化。难点重点难点教学方法与手段采用讲授、演示、实验相结合的教学方法；利用多媒体教学资源，如课件、视频等辅助教学；通过案例分析、小组讨论等方式加深对知识点的理解；安排适当的课后作业和实验，巩固所学知识。02微机系统总线与接口概述03总线操作总线操作包括总线请求、总线仲裁、数据传输和总线释放等阶段。01总线定义总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。02总线分类根据总线所处位置和作用，可分为内部总线、系统总线和外部总线。总线基本概念及分类接口定义接口是连接两个不同系统或部件的桥梁，是实现信息传输和控制的关键环节。接口功能接口具有数据缓冲、信号转换、信息格式转换、联络控制等功能。接口类型根据传输方式，接口可分为并行接口和串行接口；根据功能，可分为专用接口和通用接口。接口基本概念及功能总线是接口连接的基础，接口是总线功能的扩展。总线与接口联系总线侧重于传输，接口侧重于转换和控制。总线与接口区别在实际应用中，总线与接口相互配合，共同完成数据传输和控制任务。总线与接口应用总线与接口关系PCI总线、USB总线、SATA总线等。常见总线标准RS-232接口、并行接口、USB接口、HDMI接口等。常见接口标准根据实际应用需求，选用合适的总线与接口标准，确保系统稳定、高效运行。总线与接口标准选用常见总线与接口标准03并行通信接口技术并行通信基本概念及特点并行通信定义同时传输多个数据位，适用于近距离、高速率数据传输。并行通信特点传输速度快，但传输线多、成本高、抗干扰能力差。与串行通信比较串行通信逐位传输，适用于远距离、低速率通信；并行通信则适用于近距离、高速率数据传输。123具有3个8位并行I/O端口，可通过编程实现多种工作方式。8255A并行接口芯片具有2个8位并行I/O端口和1个6位并行I/O端口，内置RAM和定时器/计数器。8155并行接口芯片如MC6821、Z80-PIO等，各具特色，可根据需求选择。其他并行接口芯片典型并行接口芯片介绍8255A与CPU连接电路01介绍8255A与CPU的连接方式，包括地址线、数据线、控制线的连接。8255A控制LED显示电路02通过8255A控制LED数码管显示，介绍显示原理及电路设计。8255A与打印机接口电路03介绍8255A与打印机的连接方式，实现并行打印输出。并行接口电路设计实例计算机内部总线计算机内部各个部件之间采用并行通信方式，实现高速数据传输。如打印机、扫描仪等外部设备，通过并行接口与计算机连接，实现数据传输。在工业控制系统中，需要实时采集多个传感器的数据并进行处理，采用并行通信方式可提高数据传输速度和效率。在某些高速网络通信中，也可采用并行通信方式以提高传输速度。但需要注意的是，随着网络技术的发展和传输距离的增加，串行通信已逐渐成为主流。外部设备接口工业控制领域网络通信领域并行通信应用场景04串行通信接口技术123串行通信是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，大大降低了成本。串行通信的传输速度相对较低，但由于其线路简单、成本低廉，因此在许多场合仍被广泛使用。串行通信的传输距离可以从几米到几千米，甚至更远，这使得它在远程通信和分布式系统中具有重要地位。串行通信基本概念及特点8250这是8250的增强版本，具有更高的性能和更多的功能，如自动波特率检测、FIFO缓冲等。16C550MAX232这是一种用于RS-232串行通信的接口芯片，它提供了电平转换和驱动功能，使得微机可以与RS-232设备进行通信。这是一种常见的串行接口芯片，它提供了基本的串行通信功能，包括数据发送、接收和控制等。典型串行接口芯片介绍串行接口电路设计实例该设计使用MAX232芯片实现RS-232串行通信功能，包括电平转换和驱动等。基于MAX232的RS-232串行接口电路设计该设计使用8250芯片实现基本的串行通信功能，包括数据发送、接收和控制等。基于8250的串行接口电路设计该设计使用16C550芯片实现更高性能的串行通信功能，如自动波特率检测、FIFO缓冲等。基于16C550的串行接口电路设计ABCD远程通信串行通信由于其线路简单、成本低廉，因此在远程通信中具有重要地位，如电话线、光纤等远程通信方式。工业控制在工业控制系统中，各种传感器和执行器需要进行数据交换和控制，串行通信由于其简单可靠而被广泛使用。嵌入式系统在嵌入式系统中，串行通信是一种常用的与外部设备进行数据交换和通信的方式。分布式系统在分布式系统中，各个节点之间需要进行数据交换和通信，串行通信是一种常用的通信方式。串行通信应用场景05中断系统与DMA技术中断系统是指计算机在执行程序过程中，当出现异常情况或特殊请求时，能够暂停当前程序执行，转去处理异常情况或特殊请求，处理完毕后再返回原程序继续执行的机制。中断系统定义中断系统能够实现多任务处理，提高CPU的利用率；同时能够及时处理外部设备的请求和异常情况，保证系统的稳定性和可靠性。中断系统功能中断系统基本概念及功能DMA（DirectMemoryAccess）技术是指外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的技术。DMA技术能够减轻CPU的负担，提高数据传输速率；同时能够实现数据的批量传输和高速传输，适用于需要大量数据传输的场合。DMA技术基本概念及功能DMA技术功能DMA技术定义典型中断系统典型的中断系统包括8086中断系统、ARM中断系统等，它们具有不同的中断处理方式和中断优先级管理方式，能够满足不同应用场合的需求。DMA控制器DMA控制器是DMA技术的核心部件，它能够控制外部设备与内存之间的数据传输，包括传输方向、传输长度、传输速度等参数的设置和控制。典型中断系统与DMA控制器介绍中断系统与DMA技术应用场景中断系统应用场景中断系统广泛应用于多任务操作系统、实时控制系统、嵌入式系统等领域，能够实现任务的切换和处理异常情况。DMA技术应用场景DMA技术适用于需要大量数据传输的场合，如高速数据采集、图像处理、网络通信等领域，能够提高数据传输速率和效率。06存储器系统与I/O扩展技术存储器系统是指计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件及管理信息调度的设备（硬件）和算法（软件）所组成的系统。存储器系统定义按存储介质可分为半导体存储器、磁表面存储器、光存储器等；按存储方式可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）；按存储性质可分为易失性存储器和非易失性存储器。存储器分类存储器系统基本概念及分类I/O扩展技术定义I/O扩展技术是指通过硬件和软件手段，将计算机的输入输出端口进行扩展，以满足更多外部设备的连接需求。I/O扩展方法常见的I/O扩展方法包括并行接口扩展、串行接口扩展、总线接口扩展等。其中，并行接口扩展可以同时传输多位数据，适用于数据传输速率要求较高的场合；串行接口扩展则逐位传输数据，适用于远距离通信；总线接口扩展则通过总线连接多个设备，实现高效的数据传输和设备共享。I/O扩展技术基本概念及方法典型存储器芯片和I/O扩展芯片介绍典型的存储器芯片包括DRAM（动态随机存取存储器）、SRAM（静态随机存取存储器）、FlashMemory（闪存）等。其中，DRAM具有容量大、价格低等优点，但需要不断刷新以保持数据；SRAM则具有速度快、不需要刷新等优点，但价格较高；FlashMemory则结合了前两者的优点，具有容量大、速度快、可擦写等特点。存储器芯片介绍常见的I/O扩展芯片包括8255A、8253、8259等。其中，8255A是一个并行I/O接口芯片，具有3个8位并行I/O口；8253是一个定时/计数器芯片，可以实现定时、计数和延时等功能；8259则是一个中断控制器芯片，可以对多个外部中断进行管理和优先级控制。I/O扩展芯片介绍VS存储器系统广泛应用于各种计算机系统中，包括个人电脑、服务器、嵌入式系统等。在这些系统中，存储器系统负责存储和管理程序和数据，是计算机系统正常运行的重要组成部分。I/O扩展技术应用场景I/O扩展技术主要应用于需要连接多个外部设备的场合，如工业自动化控制、智能家居、医疗设备等领域。通过I/O扩展技术，可以将各种传感器、执行器、通信设备等连接到计算机系统中，实现数据的采集、处理和控制等功能。存储器系统应用场景存储器系统与I/O扩展技术应用场景07章节小结与复习指导章节小结本章主要介绍了微机原理的基本概念、微机系统的组成、存储器的组织与结构、指令系统与寻址方式、输入输出接口等内容。重点讲解了8086/8088微处理器的内部结构、引脚功能、工作时序以及汇编语言程序设计等知识。介绍了中断系统、定时器/计数器、并行接口、串行接口等常用接口电路的原理及应用。01熟练掌握8086/8088微处理器的内部结构、引脚功能、工作时序以及指令系统，理解寻址方式和存储器组织。掌握常用接口电路的原理及应用，了解输入输出接口的设计方法。多做练习题